[發明專利]一種采用激光傳感器的風送式變量噴霧噴桿自動跟蹤系統及控制方法

有效

• 申請號: 201410784600.1
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104488843A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 劉慧;李寧;沈躍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種噴霧系統，尤其是涉及一種采用激光傳感器的風送式變量噴霧噴桿自動跟蹤系統及控制方法。

背景技術

常規的噴霧系統自動化水平比較低，檢測手段局限性較大，往往不能實現精密變量噴霧的要求，容易造成農藥浪費，引起環境污染以及生態問題。精密變量噴霧作為一種先進的農業施藥技術，能夠根據農作物目標有無及特征的變化，選擇性變量噴霧施藥，在農業中已逐步得到推廣。風送式噴霧機噴霧霧滴在風送的幫助下，霧滴能夠有效穿透植株冠層，增加霧滴的穿透性，大大增加了霧滴在植株正反葉面的附著率。研究發現，在噴施過程中，風力隨著噴霧距離的增加，逐漸減弱，且存在嚴重的漂移現象。如能自動控制調節噴嘴與植株之間的距離，使噴嘴能在理想的噴霧距離下進行噴施，從而達到減少霧滴漂移、增加霧滴穿透性和植株冠層枝葉附著力的目的，從而提高農藥施用效率，減少農藥用量，降低種植成本，提高農業自動化水平，改善農業生態環境。

發明內容

本發明的目的在于設計了一種提高農藥施用效率和農業自動化水平，減少農藥用量、采用激光傳感器的風送式變量噴霧噴桿自動跟蹤系統及控制方法。

本發明自動跟蹤系統的技術方案為：

一種采用激光傳感器的風送式變量噴霧噴桿自動跟蹤系統，包括噴桿自動跟蹤機構、距離測量與控制系統；所述噴桿自動跟蹤機構包括五指噴嘴、可動噴桿、固定橫桿、水平電動推桿、固定支架；多組所述五指噴嘴分成兩排，分別安裝在兩根可動噴桿的一側，兩根可動噴桿與兩根固定橫桿相連接，共有四個連接點，且可動噴桿能夠在固定橫桿上左右平行移動；兩個水平電動推桿頭部分別與兩根可動噴桿連接，水平電動推桿的尾部分別固定在兩根固定橫桿的豎直支架上，用來推動可動噴桿左右移動；所述距離測量與控制系統包括激光傳感器、觸摸屏、嵌入式計算機、噴霧控制器、速度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電磁閥、直流步進電機驅動模塊1和直流步進電機驅動模塊2；所述激光傳感器、觸摸屏、噴霧控制器分別與嵌入式計算機相連接，所述速度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電磁閥、直流步進電機驅動模塊1、直流步進電機驅動模塊2分別與噴霧控制器相連接；所述激光傳感器在噴霧機前端用于對兩側植株目標掃描，將掃描到的植株行距信息傳送給嵌入式計算機；所述噴霧控制器用于對直流步進電機驅動模塊進行控制，進而調整可動噴桿與植株目標的位置，使其在理想的噴施距離內噴霧。

上述發明中五指噴嘴在可動噴桿上的上下位置可以人為調整。本發明采用激光傳感器對目標植株進行檢測，激光傳感器可以測量植株目標到噴桿的有效距離，并且將檢測到的植株距離信息反饋到控制單元，控制單元將激光傳感器掃描的數據進行分析處理并結合噴霧施藥信息對水平推桿的步進直流電動機進行控制。噴霧控制器控制直流步進電機的正反轉，以此來控制推桿的伸縮。當檢測到的植株行距過大或者過小時，經過處理分析環節之后，控制器迅速控制水平電動推桿向外伸長或者向內回縮，調整噴桿與植株目標的位置，位置調整好后，控制器即打開各個電磁閥，依據控制單元給出的噴霧措施開始執行噴霧過程。通過這樣一個過程可以實現噴桿實時跟蹤植株目標，從而達到減少霧滴漂移、增加霧滴穿透性和植株冠層沉積量的目的。

進一步，所述固定橫桿采用上端面為三角面、下端面為齒面的結構。具有較好的穩定性和移動的同步性，三角面結構能有效減少干擾物的附著。

進一步，所述可動噴桿采用懸掛結構沿固定橫桿左右移動，方便安裝和拆卸。

進一步，所述固定橫桿與可動噴桿通過凹槽滑輪結構、圓柱體齒輪以及蓋板相配合的方式相連接，三者通過雙頭螺栓以及螺母加以固定。

進一步，所述凹槽滑輪和固定橫桿的上端三角面緊密接觸。用以支撐可動噴桿及五指噴嘴，保證可動噴桿不會前后晃動。

進一步，所述圓柱體齒輪和固定橫桿的下端齒面緊密結合。防止噴桿上下移動，同時保證噴桿在推桿的作用下能夠左右豎直移動。

進一步，所述蓋板采用螺栓固定結構。其特殊結構設計能有效清除移動過程中橫桿上三角面的塵土等附著物。

進一步，所述兩根固定橫桿在移動范圍的左右兩端均設有限位開關，所述限位開關為八個。當可動噴桿移動到左端或右端極限位置時，控制系統自動停止推桿動作，達到保護執行結構的目的。